基于涂硼GEM的中子探测技术研究

Neutron scattering technology is the ideal probe of studying material structure and the dynamic nature, it is widely used in many research areas. Neutron detector in neutron scattering technology is mostly selected 3 helium gas detector. In recent years because of 3 helium gas resource shortage and its price rises sharply, we have to find new type neutron detector replace it. Boron-coated GEM neutron detector is a new type neutron detector, many countries have carried out a lot of research in this area. Due to the boron-coated GEM film is dependent on import right now, the cost of boron-coated GEM neutron detector is very high, it has become one bottleneck of building large neutron detector..This project is aimed at this problem, according to the domestic and foreign research, we will study coated-boron GEM neutron detector,and try to make its thermal neutron detective efficiency reaching to the international advanced level. According to the study of boron-coated GEM, we will master the boron coating technology and relative parameters of boron-coated GEM film. Through the research of this project, we will establish foundation of production of boron-coated GEM neutron detector, at the same time, it also has the important significance of improving our level of neutron detection technology.

中子散射技术是研究物质结构和动力学性质的理想探针，已在众多学科领域的研究中被广泛采用。中子散射技术的其核心中子探测器大部分都是选用氦3气体探测器。近年来国际氦3气体资源严重短缺，价格急剧上升，使得新型中子探测器的研发工作成为国际热点。涂硼GEM中子探测器是新型中子探测器的重要研究方向，国内外开展了很多这方面的研究。由于涂硼GEM膜目前只有依赖进口，使得涂硼GEM中子探测器的造价非常高，这已经成为国内建造大规模中子探测器的瓶颈之一。.本项目针对这个难点，计划结合国内外研究现状，研究国产的涂硼GEM中子探测器，使其对热中子探测效率等指标力争达到国际先进水平。通过对于涂硼GEM的研究，掌握国产化GEM膜中关键的涂硼工艺和相关性能参数。通过该项目的研究，为以后大规模制作涂硼GEM中子探测器奠定基础，同时对提高我国中子探测技术水平也具有重要意义。

中子散射技术是研究物质结构和动力学性质的理想探针，已在众多学科领域的研究中被广泛采用。中子散射技术的其核心中子探测器大部分都是选用氦3气体探测器。近年来国际氦3气体资源严重短缺，价格急剧上升，使得新型中子探测器的研发工作成为国际热点。涂硼GEM中子探测器是新型中子探测器的重要研究方向，国内外开展了很多这方面的研究。由于涂硼GEM膜目前只有依赖进口，使得涂硼GEM中子探测器的造价非常高，这已经成为国内建造大规模中子探测器的瓶颈之一。. 在本项目中，我们利用M.C.模拟的方法对10B中子转换层进行了详细的模拟，其中包括了中子探测效率、出射粒子能谱和出射角分布的模拟，完成了国产涂硼GEM中子探测器的物理设计。通过对涂硼工艺的研究，我们采用自行设计的直流磁控溅射制备，进行了硼转换层的制作，即涂硼处理。最后我们利用铜靶X光机测试了nTHGEM膜在不同Ar和CO2混合气体比例下的性能，主要包括计数率坪曲线、增益、增益稳定性以及能量分辨率，得到了nTHGEM膜的适宜工作条件。. 通过该项目的研究，为以后大规模制作涂硼GEM中子探测器奠定基础，同时对提高我国中子探测技术水平也具有重要意义。